耗資100億、鴿了14年，哈勃望遠(yuǎn)鏡的“繼任者”終于上崗

智東西12月26日凌晨報道，在經(jīng)歷了近25年的探索和多次推遲后，北京時間12月25日20點20分，哈勃望遠(yuǎn)鏡“繼任者”美國國家航空航天局（NASA）的詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡終于點火發(fā)射，正式開啟自己的太空之旅。

在未來的幾個月，這個人類歷史上更大、耗資近100億美元的太空天文臺將飛到地球和太陽之間的引力平衡點，展開折疊的天線、遮陽板、鏡片，對宇宙起源進行探索。

詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡（James Webb Space Telescope，縮寫為JWST，簡稱：韋布空間望遠(yuǎn)鏡）原計劃于2007年發(fā)射，它的“前輩”哈勃空間望遠(yuǎn)鏡于1990年成功發(fā)射，曾在2019年傳回了迄今最完整的7500張星空照片拼接而成的宇宙圖譜。

作為一個資深“鴿王”，韋布空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)射時間是一拖再拖，從2007年，一直拖到現(xiàn)在。相比哈勃空間望遠(yuǎn)鏡不過600公里的離地高度，“新官上任”的韋布空間望遠(yuǎn)鏡將飛行到距地球約150萬公里的位置，這大約是地球到月球距離的4倍，其靈敏度是哈勃的100倍，預(yù)計將觀測到136億年前宇宙誕生的第一批星系所發(fā)出的光。

注：根據(jù)天文學(xué)名詞審定委員確定的望遠(yuǎn)鏡中文名稱，本文將James Webb Space Telescope譯為詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡。

01.

飛離地球，韋布望遠(yuǎn)鏡

將奔向150萬公里外的星空

北京時間12月25日20點03分，多次推遲發(fā)射的韋布空間望遠(yuǎn)鏡終于進入發(fā)射前最后準(zhǔn)備階段。這一太空望遠(yuǎn)鏡項目集結(jié)了NASA、歐洲航天局和加拿大航天局三大航天局的技術(shù)力量。

▲裝載韋布空間望遠(yuǎn)鏡的阿麗亞娜5號火箭已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，技術(shù)人員密切關(guān)注火箭的各種情況

在位于南美洲的法屬圭亞那的歐洲太空港，技術(shù)人員密切關(guān)注著韋布空間望遠(yuǎn)鏡的各種儀器和參數(shù)，等待著發(fā)射指令的到來。

▲韋布空間望遠(yuǎn)鏡被安裝在阿麗亞娜5號火箭上（來源：歐洲航天局）

本次發(fā)射使用的是法國大型火箭企業(yè)阿麗亞娜航天公司（ArianeGroup）的阿麗亞娜5號（Ariane 5）火箭，通過火箭適配器，韋布空間望遠(yuǎn)鏡被安裝在阿麗亞娜5號火箭的上級面。

北京時間20點20分，阿麗亞娜5號火箭開始點火發(fā)射，火箭以近乎垂直的狀態(tài)迅速爬升。

大約2分鐘后，火箭助推器和阿麗亞娜5號火箭分離，助推器墜入大西洋，火箭繼續(xù)飛升。

緊接著，飛出大氣層的阿麗亞娜5號火箭打開并分離保護韋布望遠(yuǎn)鏡等載荷的整流罩。

地面團隊在發(fā)射后大約五分鐘開始接收從韋布空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)來的遙測數(shù)據(jù)。

大約北京時間20點28分，一級火箭開始進行分離，上面級運載火箭攜帶著韋布空間望遠(yuǎn)鏡奔向離地球更遙遠(yuǎn)的太空。

在調(diào)整到合適姿態(tài)后，發(fā)射后約27分鐘時，韋布空間望遠(yuǎn)鏡開始與上面級運載火箭進行分離。

大約在北京時間20點50分，韋布空間望遠(yuǎn)鏡上的太陽能電池陣列開始自動部署，韋布空間望遠(yuǎn)鏡終于取得了第一階段的成功，不過未來，它還會迎來諸多挑戰(zhàn)。

發(fā)射12小時后，韋布空間望遠(yuǎn)鏡會進行第一次軌跡修正機動，大概北京時間12月28日8點20分時，韋布空間望遠(yuǎn)鏡會進行第二次軌跡修正。技術(shù)人員將持續(xù)跟蹤韋布空間望遠(yuǎn)鏡的運行狀態(tài)。

▲韋布望遠(yuǎn)鏡發(fā)射前和前30分鐘發(fā)射過程（來源：歐洲航天局）

在接下來的近一個月里，韋布空間望遠(yuǎn)鏡會逐漸展開并調(diào)整狀態(tài)，在太空中進行一系列比試驗時任何測試都更為復(fù)雜的運動，據(jù)技術(shù)人員估算，韋布空間望遠(yuǎn)鏡至少有344個潛在的故障點位，遠(yuǎn)離任何宇航員或機器人的幫助，韋布空間望遠(yuǎn)鏡的未來充滿未知。

▲韋布空間望遠(yuǎn)鏡預(yù)計會飛到L2點，然后開始繞日運行（來源：歐洲航天局）

最終，韋布空間望遠(yuǎn)鏡將飛過月球軌道，達到其目的地：第二拉格朗日點（L2）。該軌道距離地球約150萬公里，在那里各種星體引力相互作用，韋布空間望遠(yuǎn)鏡將在該軌道上穩(wěn)定繞日運行。接下來，天文學(xué)家將花費6個月的時間調(diào)整、測試和校準(zhǔn)韋布空間望遠(yuǎn)鏡這只用來看宇宙的新“眼睛”。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡展開和姿態(tài)調(diào)整的第一步是彈出天線，并將天線瞄準(zhǔn)地球，從而實現(xiàn)韋布空間望遠(yuǎn)鏡和地球的通信。

然后，韋布空間望遠(yuǎn)鏡會打開網(wǎng)球場大小的遮陽板支架，接下來打開的是由五層稱為Kapton的輕質(zhì)塑料薄片制成的遮陽板，讓韋布空間望遠(yuǎn)鏡逐漸降溫。

最后，18個鍍有金的鈹材料制成的六角形鏡片會重新進行組合，形成一個6.5米寬的分段鏡子。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)預(yù)計會持續(xù)5到10年，NASA預(yù)計該望遠(yuǎn)鏡會在2022年夏天拍攝出第一張科學(xué)照片。

02.

一個網(wǎng)球場大小的望遠(yuǎn)鏡

捕捉136億年前星象

詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡名字來源于NASA第二任局長詹姆斯·韋布，他曾領(lǐng)導(dǎo)美國阿波羅登月計劃。

韋布空間望遠(yuǎn)鏡占地面積足足有一個網(wǎng)球場那么大，發(fā)射質(zhì)量約6200公斤，包括天基部分（天文臺）、在軌耗材和運載火箭適配器。

▲韋布空間望遠(yuǎn)鏡（來源：歐洲航天局）

天基部分（天文臺）是韋布空間望遠(yuǎn)鏡的功能主體部分，由光學(xué)望遠(yuǎn)鏡元件、綜合科學(xué)儀器模塊、遮陽板和航天器支持系統(tǒng)組成。

▲韋布空間望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)示意圖（來源：歐洲航天局）

光學(xué)望遠(yuǎn)鏡元件由多級鏡片構(gòu)成，包括18個獨立六邊形鍍有黃金的超輕鈹材料制成的主鏡、多個直徑0.74米的圓形次鏡，以及包含在尾部的光學(xué)子系統(tǒng)中三級反射鏡和精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡。